JPH081309B2 - 家 屋 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気の流れを利用した、所謂エアサイクルを
用いた家屋に係るものである。さらに詳しくは熱損失の
少なく、かつ、居住空間の換気機能をも有すると共に、
土間暖房を行う家屋に関するものである。

〔従来の技術〕

この種構造の家屋は床下空間、小屋裏空間を壁体内空
間で連通化し、これら空間を自然通気によって、あるい
は強制的に空気を循環させることによって行われてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従前の構成のエアサイクル家屋で、自
然通気を利用している家屋では冬期のように、ある限ら
れた部屋しか暖房されない場合、家屋全体のエアサイク
ルは行われなかった。これは、家屋の一部屋だけでは家
屋の一内壁面と天井、および廊下側の障子などが加算等
され、この部分の内部空間のみが温度上昇するだけであ
り、家屋全体のエアサイクルを生起する原動力となり得
ず、上昇した温度がその壁面のある高さまでいくと他の
冷たい空気によって低下せしめられてその位置で結露水
となる欠点があった。勿論、ストーブ等は床上であるた
め、この近傍のエアサイクル空間は床下空間からの低温
と高湿度で加温された空気との接触によって直ちに結露
し、土台の腐食、断熱材（グラスウールのヌレー雑巾
化）を促進する欠点があった。さらに、自然通気による
エアサイクル家屋、強制通気によるエアサイクル家屋の
相方とも、室内空間への空気の取り込み構成がなされて
いないし、エアサイクル空間にエアを全面的に分散され
る構造ともなっていなかった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこのような欠点を除去するため、居住空間も
エアサイクルの経路の１つとすることにより熱損失の少
ない換気を行うと共に、外壁および屋根において太陽熱
を集熱することにより、冬期におけるエネルギーの低減
を図り、かつ、床下空間には土間暖房部を設け、しかも
家屋内の空気は熱交換器を介して吸、排気を行うことに
より、家屋内の熱の入出を阻止し、居住性、耐久性を向
上した家屋を提案するものである。

〔実施例〕

以下に図面を用いて本発明に係る家屋の一実施例につ
き詳細に説明する。第１図は上記家屋Ａの代表的一例を
説明する説明図であり、１は小屋裏空間、２は居住空
間、３は床下空間、４は気密断熱層、5はコレクター空
間、11は通気空間、13はドラフトダクト、14は熱交換
器、16は集気ダクト、17は換気扇、18は給気口、20から
22はパイプ、25は土間暖房部である。すなわち、小屋裏
空間１、居住空間２、床下空間３、通気空間11は家屋Ａ
の内部で気密断熱層４によって囲まれた空間で、内壁1
0、天井23、床24によって分散された三つの空間であ
り、小屋裏空間１は後述するように外の空気、あるいは
コレクター空間5の空気が熱交換器14を経て得られた空
気と、床下空間３から集気ダクト16を経て送られた空気
とをミキシングダクト15で混合した後に放出される空間
であり、居住空間２へ、および通気空間11を介して床下
空間３へ空気を送るためのエアーダム的機能を果たすも
のである。また居住空間２は居住者が日常生活を営む空
間であり、床下空間３、あるいは小屋裏空間１と給気口
18によって結ばれている。この給気口18は床下空間３内
の空気あるいは小屋裏空間１の空気を居住空間２に送る
ための通路であり、単なる孔状、あるいは強制送風ファ
ンを伴ったもの等である。また居住空間２の少なくとも
１ケ所には換気扇17を配設している。この換気扇17はパ
イプ22によって熱交換器14と連結されており、居住空間
２において居住者の呼吸、ストーブ等の暖房器からの排
気による汚れた空気、湿度を含んだ空気を熱交換器14を
介して外部Ｂへ排出するためのものである。床下空間３
は居住空間２と床24によって区分された空間であり、通
気空間11を介して小屋裏空間１と連通化されている空間
である。また、小屋裏空間１、居住空間２、床下空間３
は気密断熱層４によって囲まれている。この気密断熱層
４は、少なくとも断熱性、密封性を有し、副次的に遮音
性、吸音性、防湿性を有する素材、例えばシージングボ
ード、シージングインシュレーションボード、ALC板、
各種合成樹脂板、木片セメント板、グラスウール板等、
あるいはこれらの複合板から形成されるものである。さ
らに説明を加えると、気密断熱層４は家屋Ａの内部を小
屋裏空間１、居住空間２、床下空間３のグループと、壁
コレクター空間７、屋根コレクター空間９からなるコレ
クター空間5の２つに区分し、互いのグループ間での空
気、熱の流通を阻止するものである。なお、気密断熱層
４の外側面（コレクター空間5側の面）、あるいは内側
面に、ポリエチレンシート、アルミ蒸着シートのような
気密フィルムを貼着することも可能である。コレクター
空間5は壁コレクター空間７と屋根コレクター空間９か
らなり、壁コレクター空間７は外壁６と気密断熱層４と
によって囲まれた空間であり、屋根コレクター空間９は
屋根８と気密断熱層４との間の空間である。この壁コレ
クター空間７と屋根コレクター空間９は外壁６、屋根８
を介して太陽熱を集熱する部分である。さらに説明する
と、コレクター空間5は換気口12から取り入れられた空
気をドラフトダクト13によって壁コレクター空間７、屋
根コレクター空間９の下端、先端で放出し、それぞれ外
壁６、屋根８を介して空気を暖める部位である。この緩
められた空気は上昇し、図示しないが集熱ダクト等で集
められ、熱交換器14を介して家屋Ａ内の暖房用として利
用される。なお、冬期において、コレクター空間5内で
集熱できなくとも、外気温と同じ温度の空気が熱交換器
14で家屋Ａ内の空気によって緩められ、かつ、ミキシン
グダクト15内で既存空気と混合された後に小屋裏空間１
内に放出されるため、暖房効率を低下することがない。
また、コレクター空間5は夏期においては、作動させな
いものであり、完全に停止、あるいは換気口12からドラ
フトダクト13によって分散させた空気を換気口12より排
出するようにする。また、ドラフトダクト13は第１図で
は途中で枝別れした１本で示しているが、壁コレクター
空間７と屋根コレクター空間９用のそれぞれ別のドラフ
トダクト13とすることもできる。通気空間11は内壁10と
気密断熱層４間に形成された空間であり、下部は床下空
間３と、上部は小屋裏空間１と連続した空間である。こ
の通気空間11は小屋裏空間１に分散された新鮮な空気を
床下空間３に移動させることにより、居住空間２の内壁
10付近の冷気を除去するためのものである。熱交換器14
は例えば第３図に示すような構造で、ダクト14aをコレ
クター空間5、あるいは換気口12、もしくは別の吸気口
（図示せず）と選択的に連結し、またダクト14bは排気
口（図示せず）、ダクト14dを換気扇17と、ダクト14cを
ミキシングダクト15に連結したものである。すなわち、
熱交換器14はコレクター空間5、あるいは外部Ｂから直
接新鮮な空気をダクト14aを介して取り入れ、ダクト14c
からミキシングダクト15に送風する際に、ダクト14dか
らダクト14bを通って外部Ｂへ排出する暖かい空気の熱
を交換して、熱の出入を防ぐためのものである。ミキシ
ングダクト15は熱交換器14を経て家屋Ａ内に取り入れら
れた空気と床下空間３から送られた既存の暖かい空気と
を混合した後、小屋裏空間１に放出するものである。こ
れは、熱交換器14を経て取り入れられた空気は、熱交換
器14を介して排出される空気との間に熱交換により暖め
られても、熱交換率の大きさにより、家屋Ａ内の空気よ
り低い温度であるため、ミキシングダクト15内にて既存
空気と混合することにより、より暖められた状態で小屋
裏空間１に放出し、新鮮空気を取り入れることにより温
度の低下を防止するためのものである。このため、小屋
裏空間１の温度分布に変化を起こすことがなく、部分結
露が防止できるようになる。集気ダクト16は床下空間３
の土間暖房部25によって暖められた空気をミキシングダ
クト15に送風するためのものであり、単なる筒状、ある
いは第４図に示すように、金属、プラスチックからなる
パイプをアンテナ状に形成し、それぞれに四角形状、長
円形状、円形状等のスリット16aを有するもの、あるい
は第５図（ａ）、（ｂ）に示すように連通組織からなる
空隙を有する素材、例えばグラスファイバー、プラスチ
ックファイバー、鉱物繊維、金属繊維等の繊維質材料、
連続気泡組織のポリウレタンフォーム、ポリウレアフォ
ーム等の合成樹脂発泡体、多孔質セラミック等を、断面
リング状、四角形状、三角形状、多角形状等のパイプ状
に形成したものを第６図（ａ）、（ｂ）に示すように配
したもの等である。土間暖房部25は床下空間３内を加温
すると共に、地面からの湿気の浸入を遮断するものであ
る。この土間暖房部25は第７図に抽出して示すように断
熱層26、コンクリート層27、温水パイプ30から構成され
たものである。さらに説明を加えると、断熱層26は、ポ
リスチレンフォーム、ポリウレタンフォーム、フェノー
ルフォーム等の硬質プラスチックフォームで独立気泡発
泡組織で密度が30〜100kg/m³程度の圧縮強度のあるも
の、あるいはALC板、木片セメント板、木毛セメント板
等の少なくとも一種からなり、厚さが10〜100mm程度の
ものである。この断熱層26は温水パイプ30内に温水を通
水して土間暖房を行う場合、この熱が地面に放出するの
を阻止するためのものである。なお、断熱層25は独立気
泡発泡組織の硬質プラスチックフォーム等からなる場合
防湿性を有し、地面からの水分が家屋Ａ内に浸入するこ
とがないが、ALC、木毛セメント板のように浸湿性の素
材を用いた場合は、２点鎖線で示すように、あるいは断
熱層26とコンクリート層27の中間（図示せず）に防湿シ
ート31を敷設することが好ましいものである。コンクリ
ート層27は、蓄熱材、温水パイプ30からの熱の分散材と
して機能すると共に温水パイプ30を埋設することによ
り、温水パイプ30内に万一水が貯留し、これが凍った際
に温水パイプ30が破裂するのを防止するのにも役立つも
のである。なお、コンクリート層27は、便宜上補強ベー
スコンクリート層28と土間コンクリート層29に区分され
る。補強ベースコンクリート層29は、主に温水パイプ30
の配管を容易にするための層である。この補強ベースコ
ンクリート層28は、コンクリートの打込、あるいはPC板
を用いて形成することも可能である。また、土間コンク
リート層29は、温水パイプ30を埋設すると共に床下空間
３内の空気を一様に暖めるための放熱部として機能する
ものである。温水パイプ30は、例えば第８図、第９図に
示すように配管するものであり、熱源33から補強ベース
コンクリート層28上の出入口までは、断熱材32で被覆す
ることが好ましいものである。この温水パイプ30は、銅
管、プラスチック管等からなり、内部に不凍液、熱媒体
ガス等を通すことにより、土間暖房を行うものである。

ここで空気の流れについて第１図および、第２図を用
いて説明する。まず冬期における空気の流れについて説
明する。外部Ｂから換気口12を経て取り入れられた空気
はドラフトダクト13によってコレクター空間5に送給さ
れる。コレクター空間5では壁コレクター空間７、屋根
コレクター空間９内にて太陽熱によって暖められて上昇
し、熱交換器14を介してミキシングダクト15に供給す
る。ミキシングダクト15内では熱交換器15からの空気と
床下空間３からの空気が混合され、この混合された空気
は小屋裏空間１に放出される。この際、コレクター空間
5で暖められた空気は熱交換器14を通過する際に、熱交
換器14を介して外部Ｂに放出される家屋Ａ内の空気の熱
を受け取り、より暖められた状態でミキシングダクト15
に移動し、また、ミキシングダクト15内で、家屋Ａ内の
暖かい空気と混合された後に小屋裏空間１に放出される
ため、小屋裏空間１の温度をほとんど低下させることが
なく、結露現象を防止することができる。小屋裏空間１
内の空気は、ミキシングダクト15からの空気の供給によ
る圧力、および居住空間２の換気扇17による吸引力、床
下空間３の集気ダクト16による吸引力により、通気空間
11内を下降し、床下空間３へ移動する流れと、給気口18
を通って居住空間２へ移動する流れが生起される。床下
空間３では土間暖房部25が稼動しており、土間暖房部25
によって加温された空気の一部が集気ダクト16によりミ
キシングダクト15へパイプ21を通って移送され、再び小
屋裏空間１に放出される。また一部は給気口18を通って
居住空間２に移動する。居住空間２の空気は、人体や暖
房器から発する水分、ガス等といっしょに、例えば台
所、浴室等に設けた換気扇17を通り、熱交換器14を介し
て外部Ｂに排出される。このように、冬期においては家
屋Ａ内で発生した熱の外部への流出を最少限に行うこと
ができると共に、換気も同時に行い、熱ロスのない暖
房、および、新鮮な空気の取り入れを行うことができる
家屋Ａとなる。また、夏期においては土間暖房部25を停
止し、第２図に点線で示すように、外部Ｂの空気を、コ
レクター空間5を介さず直接熱交換器14を介してミキシ
ングダクト15に送ることにより、外部Ｂの熱が家屋Ａ内
に伝わることなく換気を行うことができる。なお、前述
したように、この場合コレクター空間5は停止、あるい
は単独に外部Ｂ→換気口12→ドラフトダクト13→コレク
ター空間5→換気口12→外部Ｂと動かすことができる。
特に後者の場合、コレクター空間5内は太陽熱によって
温度が上昇しても居住空間２内の温度に影響を与えるこ
とがない。

以上説明したのは本発明に係る家屋Ａの一実施例にす
ぎず、第１図に示すように、集気ダクト16とミキシング
ダクト15を結ぶパイプ21の一部を居住空間２内における
放熱器34とすることもできる。また給気口18は、天井2
3、床24の一方にのみ形成することも可能である。さら
に熱交換器14は第１図ではコレクター空間5に配設して
いるが、小屋裏空間１に設けることも可能である。また
パイプ20〜22、ドラフトダクト13、および通気空間11に
ファン19（図ではパイプ21にのみ介在した例を示してい
る）を介在させることも可能である。さらに、熱源33と
してヒートポンプ方式のものを用い、夏期において温水
パイプ30内に冷たい熱媒体を通すことで、冷房を行うこ
とも可能である。この場合、床下空間３で冷された空気
はミキシングダクト15を経て小屋裏空間１に放出される
ため、家屋Ａ全体を冷房することが可能となる。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明に係る家屋によれば、外部
との吸、排気はすべて熱交換器を介して行われるため、
熱の出入がなく、暖、冷房を効率よく行うことができ
る。冬期においては壁コレクター空間、屋根コレクタ
ー空間によって太陽熱の利用を図ることができ、暖房費
の低減を図ることができる。冬期においてコレクター
空間の集熱機能が果たせなくとも、熱交換器による熱交
換、およびミキシングダクト内での土間暖房部によって
加温された暖かい空気との混合により、小屋裏空間内の
部分的な温度低下を大幅に減少させ、結露を防止するこ
とができる。居住空間の換気も同時に行うことができ
る。気密断熱層を形成するため、隙間風がなく、効率
よく冷、暖房をすることができる。冬期において行わ
れる土間暖房による加温が家屋全体に行き渡り、居住
性、耐久性に好条件となる。床下空間に地面からの湿
気が直接浸入するのを防止でき、結露の発生を抑制でき
る。床下空間の加温を外部の熱源により必要に応じて
調節でき、効率よく加温できる。等の特徴、効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る家屋の代表的一例を示す説明図、
第２図は空気の流れを説明するブロック図、第３図は熱
交換器の一例を示す説明図、第４図、第５図（ａ）、
（ｂ）、第６図（ａ）、（ｂ）は集気ダクトの例を示す
説明図、第７図は土間暖房部を抽出して示す説明図、第
８図、第９図は温水パイプの配管例を示す説明図であ
る。 Ａ……家屋、１……小屋裏空間、２……居住空間、３…
…床下空間、４……気密断熱層、5……コレクター空
間、11……通気空間、13……ドラフトダクト、14……熱
交換器、15……ミキシングダクト、16……集気ダクト、
17……換気扇、18……給気口、25……土間暖房部、30…
…温水パイプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】家屋内部を気密断熱層によって小屋裏空
   間、居住空間、床下空間、通気空間と、壁コレクター空
   間、屋根コレクター空間からなるコレクター空間とに分
   割し、また、前記小屋裏空間と床下空間は内壁と気密断
   熱層間の通気空間によって連通化し、また床下空間と居
   住空間あるいは小屋裏空間と居住空間の少なくとも一方
   を給気口で結び、またコレクター空間には換気口および
   ドラフトダクトとを、小屋裏空間にはミキシングダク
   ト、床下空間には集気ダクト、居住空間には換気扇を配
   設し、かつ前記床下空間における土間を、断熱層、コン
   クリート層、温水パイプからなる土間暖房部とし、また
   家屋内の任意位置に熱交換器を配設し、該熱交換器と換
   気扇、ミキシングダクト、コレクター空間を結び、外気
   をドラフトダクトによってコレクター空間に分散し、コ
   レクター空間内で加温された空気を熱交換器を介してミ
   キシングダクトに移送し、ミキシングダクトでは床下空
   間から集気ダクトによって送られた空気と混合した後小
   屋裏空間に分散させ、小屋裏空間から、あるいは通気空
   気を介して送られた床下空間への空気を居住空間内を通
   り、換気扇、熱交換器を介して外部に空気を放出するこ
   とを特徴とする家屋。